Цього дня, рівно 45 років тому, з космодрому на мисі Канаверал відбувся запуск, який започаткував найбільшу подорож в історії людства. Йдеться про проєкт Voyager — пару зондів, які вперше відвідали всі планети-гіганти Сонячної системи та пізніше вийшли в міжзоряний простір. З нагоди сьогоднішнього ювілею, ми хотіли б розповісти історію цієї дивовижної місії. З метою зручності ми розбили матеріал на дві частини.
Концепція «Великої подорожі»
У 1960-х співробітники Лабораторії реактивного руху NASA (JPL) зробили цікаве відкриття. У другій половині 1970-х Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун повинні були вишикуватися у просторі величезною дугою, що трапляється лише раз на 176 років. Це давало унікальну можливість досліджувати їх протягом однієї пролітної місії. При цьому, використання гравітації планет для прискорення, дозволяло значно скоротити час подорожі й дістатися Нептуна всього за 12 років.
Незабаром у надрах JPL народився проєкт, який отримав назву Grand Tour (Велика подорож). У його межах передбачалося відправити у космос чотири зонди, які б вивчили планети-гіганти та Плутон.
На жаль, через надто велику вартість, Grand Tour не отримав потрібного фінансування. Тому співробітники JPL суттєво зменшили масштаб проєкту. Після ревізії він передбачав відправлення двох зондів для вивчення Юпітера та Сатурна (але з можливістю подальшого продовження місії). На цей раз, на них чекав успіх. Проєкт був схвалений та отримав необхідне фінансування. Спочатку він мав назву Mariner Jupiter-Saturn, але пізніше отримав ім’я Voyager, під яким і увійшов в історію.
Технічне влаштування Voyager
Обидва Voyager мають ідентичну конструкцію. Їхньою основою є герметичний корпус у формі десятигранної призми заввишки 0,5 метра та діаметром 1,8 метра. На нього встановлені антена, двигуни та виносні штанги з науковими інструментами. Початкова маса апарата (з урахуванням палива) складала 825 кг.
Для отримання енергії на кожному Voyager встановлені три радіоізотопні термоелектричні генератори (рітеги), які містять плутоній-238. При його розпаді виділяється тепло, яке потім перетворюється на електроенергію.
Комплект наукової апаратури Voyager складається з набору камер, спектрометрів, магнітометра, а також кількох детекторів та приймачів, для вивчення параметрів навколишнього середовища. Основна частина наукових інструментів розміщена на спеціальній поворотній платформі.
Управління апаратами здійснюється за допомогою трьох окремих комп’ютерних систем (кожна з них дубльована). Їхня сумарна оперативна пам’ять складає близько 68 кілобайтів. Також на Voyager є запам’ятовувальний пристрій ємністю 67 мегабайт, який дозволяє зберігати до 100 зображень від його телевізійних камер.
Варто зауважити, що усі основні компоненти апаратів повністю зарезервовані. Саме це технічне рішення, а також можливість дистанційного перепрограмування комп’ютерів Voyager, зумовили виняткову довговічність місії. За час польоту зонди неодноразово стикалися з технічними проблемами та пошкодженнями, але завдяки наявності резервних компонентів жодна з них не стала критичною.
Початок «Великої подорожі»
Voyager 2 був запущений 20 серпня 1977 року, Voyager 1 — 5 вересня 1977 року. І це не помилка. Voyager 2 дійсно вирушив у космос раніше Voyager 1. Втім, оскільки Voyager 1 рухався швидшою траєкторією, незабаром він обігнав свого «собрата».
Вже 18 вересня 1977 року Voyager 1 зазнімкував Землю та Місяць з дистанції 7,25 млн кілометрів. Це перший в історії знімок, де наша планета та її супутниця повністю знаходяться в одному кадрі.
У 1979 році Voyager 1 та Voyager 2 досягли своєї першої мети — Юпітера. Апарати відкрили його кільця, три раніше невідомі супутники, а також зробили детальні знімки як самої планети, так і її місяців. Виявилося, що Ганімед є найбільшим супутником планети в Сонячній системі (раніше вважалося, що Титан трохи більше), а Європа має гладку крижану поверхню, вкриту тріщинами. Згодом була висунута гіпотеза, що під її поверхнею ховається океан.
Але головною сенсацією став Іо, де знайшли дієві вулкани. Це стало першим в історії випадком виявлення геологічної активності, яка триває, на іншому тілі Сонячної системи. На думку багатьох співробітників проєкту, саме вулкани Іо є найважливішою з усіх знахідок Voyager.
У 1980 — 1981 році обидва зонди відвідали Сатурн. Шоста планета також зробила чимало сюрпризів. Виявилося, що її кільця влаштовані набагато складніше, ніж вважалося раніше, і насправді складаються з сотень невеликих кілець. Були відкриті й т.з. супутники-пастухи — невеликі місяці, гравітація яких впливає на кільця та утримує їхні частинки.
Зонди провели детальне знімання всіх основних супутників Сатурна, а також відкрили низку, його раніше невідомих, місяців. Виявилося, що Мімас нагадує «Зорю смерті» із «Зоряних війн», тоді як півкулі Япета мають радикально різне забарвлення.
Однією з головних цілей візиту до Сатурна було вивчення Титана — єдиного супутника планети в Сонячній системі, який має повноцінну атмосферу. На жаль, виявилося, що вона повністю непрозора у видимому спектрі, тому Voyager не зміг отримати зображення його поверхні. Але аналіз атмосфери показав, що температура на Титані близька до «потрійної точки» метану, за якої він може одночасно існувати в рідкому, твердому та газоподібному стані. Згодом це припущення було підтверджено місією Cassini.
Після Сатурна шляхи апаратів назавжди розійшлися. Завдяки успіхам місії, NASA вдалося домогтися продовження програми та отримати дозвіл на відправлення Voyager 2 до Урана та Нептуна. Що стосується Voyager 1, то після візиту до Титана, гравітація Сатурна направила його «вгору» стосовно площини екліптики Сонячної системи.
Візит до Урана та Нептуна
Voyager 2 дістався Урана у січні 1986 року. Виявилося, що за своєю будовою планета значно відрізняється від Юпітера та Сатурна, 90% маси яких припадає на водень та гелій. На Урані з водню та гелію складається лише атмосфера. Під нею розташований, свого роду океан, який складається із суміші води, аміаку, метану та сірководню. У центрі ж, знаходиться кам’яне ядро. Для позначення таких тіл згодом почав використовуватись термін крижані гіганти.
Також з’ясувалося, що Уран є найхолоднішою планетою Сонячної системи, його магнітне поле асиметричне, а полюси дуже сильно зміщені стосовно до географічних. Іншим важливим досягненням місії стало, відкриття 11 нових супутників Урана та кількох кілець.
Після Урана, Voyager 2 попрямував до Нептуна. Його проліт відбувся у серпні 1989 року. За своєю внутрішньою будовою та характеристиками магнітного поля, планета виявилася схожою на Уран. У її атмосфері був знайдений великий шторм, який назвали Великою Темною плямою. Подальший аналіз знімків Voyager 2 також дозволив виявити кілька невідомих супутників.
Головною ж «зіркою» прольоту, став найбільший супутник Нептуна — Тритон. На його поверхні були знайдені кріовулкани, які вивергають азот. А в районі екватора виявилося щось на кшталт замерзлих озер, із берегами у вигляді східчастих терас, заввишки до кілометра. Це вказує на те, що в минулому поверхня Тритона кілька разів розплавлялася — можливо, через припливні взаємодії з Нептуном.
Аналіз даних Voyager 2 також дозволив вирішити загадку планети X — гіпотетичного небесного тіла, який впливає на орбіту Урана. Його пошуки, свого часу, призвели до відкриття спочатку Нептуна, а потім, коли його маси виявилося недостатньо, щоб пояснити всі відхилення — Плутона. Але виміри Voyager 2 показали, що маса Нептуна спочатку була визначена з похибкою. Коли її врахували, зникли всі невідповідності в орбіті Урана, а з ними й потреба у Планеті X, у її традиційному розумінні.
На момент зустрічі з Нептуном, існування поясу Койпера залишалося лише теорією — його перший об’єкт був відкритий лише 1992 року. Тому восьма планета стала останньою метою для апарата. Після її прольоту, Voyager 2 пішов траєкторією, спрямованою «вниз», по відношенню до площини екліптики Сонячної системи.
Але хоч в апаратів більше й не залишилося планет для вивчення, невдовзі вони знову нагадали про себе. У лютому 1990 року Voyager 1 зробив сімейний портрет планет Сонячної системи. На одному зі знімків виявилася зазнімкована й Земля. Це зображення отримало назву Pale Blue Dot, нині вважається одним з найважливіших космічних знімків в історії.
Після завершення «Великої подорожі», американський Конгрес кілька разів пропонував припинити подальше фінансування Voyager, мотивуючи це дорожнечею сеансів далекого космічного зв’язку. Але NASA зуміла відстояти проєкт. В організації знали, що у майбутньому, апарати досягнуть кордону, який відокремлює Сонячну систему від міжзоряного простору. Все питання полягало в тому, чи встигнуть вони це зробити до припинення своєї роботи…
Про те, як апарати Voyager вийшли в міжзоряний простір, та що чекає на місію в майбутньому, ми поговоримо у другій частині нашого огляду.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine
